16. Mysql锁问题

16.1 锁概述
16.2 锁分类
16.3 Mysql 锁
16.4 MyISAM 表锁
16.5 InnoDB 行锁

16.1 锁概述

锁是计算机协调多个进程或线程并发访问某一资源的机制（避免争抢）。

在数据库中，除传统的计算资源（如 CPU、RAM、I/O 等）的争用以外，数据也是一种供许多用户共享的资源。如何保证数据并发访问的一致性、有效性是所有数据库必须解决的一个问题，锁冲突也是影响数据库并发访问性能的一个重要因素。从这个角度来说，锁对数据库而言显得尤其重要，也更加复杂。

16.2 锁分类

从对数据操作的粒度分：

1）表锁：操作时，会锁定整个表。

2）行锁：操作时，会锁定当前操作行。

从对数据操作的类型分：

1）读锁（共享锁）：针对同一份数据，多个读操作可以同时进行而不会互相影响。

2）写锁（排它锁）：当前操作没有完成之前，它会阻断其他写锁和读锁。

16.3 Mysql 锁

相对其他数据库而言，MySQL的锁机制比较简单，其最显著的特点是不同的存储引擎支持不同的锁机制。下表中罗列出了各存储引擎对锁的支持情况：

存储引擎	表级锁	行级锁	页面锁
MyISAM	`支持`	`不支持`	不支持
InnoDB	`支持`	`支持`(默认)	不支持
MEMORY	支持	不支持	不支持
BDB	支持	不支持	支持

MySQL这3种锁的特性可大致归纳如下：

锁类型	特点
表级锁	`偏向MyISAM 存储引擎，开销小，加锁快；不会出现死锁；锁定粒度大，发生锁冲突的概率最高,并发度最低。`
行级锁	`偏向InnoDB 存储引擎，开销大，加锁慢；会出现死锁；锁定粒度最小，发生锁冲突的概率最低,并发度也最高。`
页面锁	开销和加锁时间界于表锁和行锁之间；会出现死锁；锁定粒度界于表锁和行锁之间，并发度一般。

从上述特点可见，很难笼统地说哪种锁更好，只能就具体应用的特点来说哪种锁更合适！仅从锁的角度来说：表级锁更适合于以查询为主，只有少量按索引条件更新数据的应用，如Web 应用；而行级锁则更适合于有大量按索引条件并发更新少量不同数据，同时又有并查询的应用，如一些在线事务处理（OLTP）系统。

16.4 MyISAM 表锁

MyISAM 存储引擎只支持表锁，这也是MySQL开始几个版本中唯一支持的锁类型。

16.4.1 如何加表锁

MyISAM 在执行查询语句（SELECT）前，会自动给涉及的所有表加读锁，在执行更新操作（UPDATE、DELETE、INSERT 等）前，会自动给涉及的表加写锁，这个过程并不需要用户干预，因此，用户一般不需要直接用 LOCK TABLE 命令给 MyISAM 表显式加锁。

显示加表锁语法：

 加读锁 ： lock table table_name read;加写锁 ： lock table table_name write；

16.4.2 读锁案例

准备环境

 create database demo_03 default charset=utf8mb4;
 
use demo_03;
 
CREATE TABLE `tb_book` (
  `id` INT(11) auto_increment,
  `name` VARCHAR(50) DEFAULT NULL,
  `publish_time` DATE DEFAULT NULL,
  `status` CHAR(1) DEFAULT NULL,
  PRIMARY KEY (`id`)
) ENGINE=myisam DEFAULT CHARSET=utf8 ;
 
INSERT INTO tb_book (id, name, publish_time, status) VALUES(NULL,'java编程思想','2088-08-01','1');
INSERT INTO tb_book (id, name, publish_time, status) VALUES(NULL,'solr编程思想','2088-08-08','0');
 
 
 
CREATE TABLE `tb_user` (
  `id` INT(11) auto_increment,
  `name` VARCHAR(50) DEFAULT NULL,
  PRIMARY KEY (`id`)
) ENGINE=myisam DEFAULT CHARSET=utf8 ;
 
INSERT INTO tb_user (id, name) VALUES(NULL,'令狐冲');
INSERT INTO tb_user (id, name) VALUES(NULL,'田伯光');

客户端 1 ：

1）获得tb_book 表的读锁

 lock table tb_book read;

客户端 1 ：

2）执行查询操作

 select * from tb_book;

可以正常执行，查询出数据。

客户端 2 ：

3）执行查询操作

 select * from tb_book;

也可以正常执行，查询出数据。说明读锁是共享的。

客户端 1 ：

4）查询未锁定的表

 select name from tb_seller;

客户端1 查询未锁定的表失败。因为持有了一张tb_book的读锁，并未释放锁。

客户端 2 ：

5）查询未锁定的表

 select name from tb_seller;

可以正常查询出未锁定的表；

客户端 1 ：

6）执行插入操作

 insert into tb_book values(null,'Mysql高级','2088-01-01','1');

执行插入，直接报错，由于当前连接获得的是 tb_book表读锁，不能执行更新操作，只能读。

客户端 2 ：

7）执行插入操作

 insert into tb_book values(null,'Mysql高级','2088-01-01','1');

在客户端1 没有释放 tb_book 表的读锁时，客户端2 的插入 tb_book 操作处于阻塞状态。

当在客户端1 中释放锁指令 unlock tables 后，客户端2 中的 inesrt 语句，立即执行；

如果对某一张表加了读锁，不会阻塞其它线程的读操作，但是会阻塞其它线程的写操作。

16.4.3 写锁案例

客户端 1 :

1）获得tb_book 表的写锁

 lock table tb_book write ;

客户端 1 :

2）执行查询操作

 select * from tb_book ;

查询操作执行成功；加了写锁可以读。

客户端 1 :

3）执行更新操作

 update tb_book set name = 'java编程思想（第二版）' where id = 1;

更新操作执行成功；（加了写锁当然可以写）

客户端 2 :

4）执行查询操作

 select * from tb_book ;

当在客户端一中释放锁指令 unlock tables 后，客户端二中的 select 语句，立即执行；（因为客户端1 线程加的是写锁，写锁是排他锁，会阻断其他线程的读和写操作）

16.4.4 结论

锁模式的相互兼容性如表中所示：

由上表可见：

1） 对MyISAM 表的读操作，不会阻塞其他用户对同一表的读请求，但会阻塞对同一表的写请求；

2） 对MyISAM 表的写操作，则会阻塞其他用户对同一表的读和写操作；

简而言之，就是读锁会阻塞写，但是不会阻塞读。而写锁，则既会阻塞读，又会阻塞写。

与线程池的读写锁一致，读读共享，读写互斥，写写互斥。

此外，MyISAM 的读写锁调度是写优先，这也是MyISAM不适合做写为主的表的存储引擎的原因。因为写锁后，其他线程不能做任何操作，大量的更新会使查询很难得到锁，从而造成永远阻塞。

16.4.5 查看锁的争用情况

 show open tables;

In_user : 表当前被查询使用的次数。如果该数为零，则表是打开的，但是当前没有被使用。

Name_locked：表名称是否被锁定。名称锁定用于取消表或对表进行重命名等操作。

 show status like 'Table_locks%';

Table_locks_immediate ：指的是能够立即获得表级锁的次数，每立即获取锁，值加1。

Table_locks_waited ：指的是不能立即获取表级锁而需要等待的次数，每等待一次，该值加1，此值高说明存在着较为严重的表级锁争用情况。

16.5 InnoDB 行锁

16.5.1 行锁介绍

行锁特点：偏向InnoDB 存储引擎，开销大，加锁慢；会出现死锁；锁定粒度最小，发生锁冲突的概率最低,并发度也最高。

InnoDB 与 MyISAM 的最大不同有两点：一是支持事务；二是采用了行级锁。

16.5.2 背景知识

事务及其ACID属性

事务是由一组SQL语句组成的逻辑处理单元。

事务具有以下4个特性，简称为事务ACID属性。

ACID属性	含义
原子性（Atomicity）	事务是一个原子操作单元，其对数据的修改，要么全部成功，要么全部失败。
一致性（Consistent）	在事务开始和完成时，数据都必须保持一致状态。
隔离性（Isolation）	数据库系统提供一定的隔离机制，保证事务在不受外部并发操作影响的 “独立” 环境下运行。
持久性（Durable）	事务完成之后，对于数据的修改是永久的。

并发事务处理带来的问题

问题	含义
丢失更新（Lost Update）	当两个或多个事务选择同一行，最初的事务修改的值，会被后面的事务修改的值覆盖。
脏读（Dirty Reads）	当一个事务正在访问数据，并且对数据进行了修改，而这种修改还没有提交到数据库中，这时，另外一个事务也访问这个数据，然后使用了这个数据。
不可重复读（Non-Repeatable Reads）	一个事务在读取某些数据后的某个时间，再次读取以前读过的数据，却发现和以前读出的数据不一致。
幻读（Phantom Reads）	一个事务按照相同的查询条件重新读取以前查询过的数据，却发现其他事务插入了满足其查询条件的新数据。

事务的并发问题

 1、脏读：事务A读取了事务B更新的数据，然后B回滚操作，那么A读取到的数据是脏数据
2、不可重复读：事务 A 多次读取同一数据，事务 B 在事务A多次读取的过程中，对数据作了更新并提交，导致事务A多次读取同一数据时，结果 不一致。
3、幻读：系统管理员A将数据库中所有学生的成绩从具体分数改为ABCDE等级，但是系统管理员B就在这个时候插入了一条具体分数的记录，当系统管理员A改结束后发现还有一条记录没有改过来，就好像发生了幻觉一样，这就叫幻读。

事务隔离级别

为了解决上述提到的事务并发问题，数据库提供一定的事务隔离机制来解决这个问题。数据库的事务隔离越严格，并发副作用越小，但付出的代价也就越大，因为事务隔离实质上就是使用事务在一定程度上“串行化” 进行，这显然与“并发” 是矛盾的。

数据库的隔离级别有4个，由低到高依次为Read uncommitted、Read committed、Repeatable read、Serializable，这四个级别可以逐个解决脏写、脏读、不可重复读、幻读这几类问题。

隔离级别	丢失更新	脏读	不可重复读	幻读
Read uncommitted	×	√	√	√
Read committed	×	×	√	√
Repeatable read（默认）	×	×	×	√
Serializable	×	×	×	×

备注： √ 代表可能出现， × 代表不会出现。

Mysql 的数据库的默认隔离级别为 Repeatable read ，查看方式：

 show variables like 'tx_isolation';

16.5.3 InnoDB 的行锁模式

InnoDB 实现了以下两种类型的行锁。

共享锁（S）：又称为读锁，简称S锁，共享锁就是多个事务对于同一数据可以共享一把锁，都能访问到数据，但是只能读不能修改。
排他锁（X）：又称为写锁，简称X锁，排他锁就是不能与其他锁并存，如一个事务获取了一个数据行的排他锁，其他事务就不能再获取该行的其他锁，包括共享锁和排他锁，但是获取排他锁的事务是可以对数据就行读取和修改。

对于UPDATE、DELETE和INSERT语句，InnoDB会自动给涉及数据集加排他锁（X)；

对于普通SELECT语句，InnoDB不会加任何锁；

可以通过以下语句显示给记录集加共享锁或排他锁。

 # 共享锁（S）：SELECT * FROM table_name WHERE ... LOCK IN SHARE MODE# 排他锁（X）（悲观锁）：SELECT * FROM table_name WHERE ... FOR UPDATE

悲观锁和乐观锁

悲观锁：事务必须排队执行。数据锁住了，不允许并发。（行级锁：select后面添加for update）

乐观锁：支持并发，事务也不需要排队，只不过需要一个版本号。

16.5.4 案例准备工作

 create table test_innodb_lock(
	id int(11),
	name varchar(16),
	sex varchar(1)
)engine = innodb default charset=utf8;
 
insert into test_innodb_lock values(1,'100','1');
insert into test_innodb_lock values(3,'3','1');
insert into test_innodb_lock values(4,'400','0');
insert into test_innodb_lock values(5,'500','1');
insert into test_innodb_lock values(6,'600','0');
insert into test_innodb_lock values(7,'700','0');
insert into test_innodb_lock values(8,'800','1');
insert into test_innodb_lock values(9,'900','1');
insert into test_innodb_lock values(1,'200','0');
 
create index idx_test_innodb_lock_id on test_innodb_lock(id);
create index idx_test_innodb_lock_name on test_innodb_lock(name);

16.5.5 行锁基本演示

如果执行了更新语句，会对这一行数据加上排他锁（写锁），提交commit之后，会释放锁。另外一个线程update语句才可以执行解除阻塞状态。前提是两个线程操作同一行数据。

16.5.6 无索引行锁升级为表锁

如果不通过索引条件检索数据，那么InnoDB将对表中的所有记录加锁，实际效果跟表锁一样。

查看当前表的索引：

 show index from test_innodb_lock;

由于执行更新时， name字段本来为varchar类型，我们是作为数组类型使用，存在类型转换，索引失效，最终行锁变为表锁；(字符串类型，在SQL语句使用的时候没有加单引号，导致索引失效，查询没有走索引，进行全表扫描是，索引失效，行锁就升级为表锁)

如果不根据name（name有索引），根据其他没有索引的字段会不会出现这种情况？？？

经测试，更新操作所有字段包括条件字段都没有索引情况下，另一个会话执行DML语句会出现表锁，如一篇博客所说：

普通的曾删改是表锁，加入索引的曾删改是行锁，执行查询是不加任何锁的

16.5.7 间隙锁危害

当我们用范围条件，而不是使用相等条件检索数据，并请求共享或排他锁时，InnoDB会给符合条件的已有数据进行加锁；对于键值在条件范围内但并不存在的记录，叫做 "间隙（GAP）" ， InnoDB也会对这个 "间隙" 加锁，这种锁机制就是所谓的间隙锁（Next-Key锁）。

例如：

我们的查询条件是 id < 10

表中符合查询条件的数据 id：1 2 5 6 9

其中id为3、4、7、8的就称为间隙。

从而请求到锁后符合条件 id<10 的记录进行加锁，处于间隙的记录也会被加锁。

示例：

怎样避免间隙锁呢？

在更新的时候，或者对数据行进行加锁的时候，尽量去缩小条件，使得间隙数据尽量的少，最大程度避免间隙锁的存在。

16.5.8 InnoDB 行锁争用情况

 show  status like 'innodb_row_lock%';

 -- 当前正在等待锁定（行锁）的数量
Innodb_row_lock_current_waits
-- 从系统启动到现在锁定总时间长度
Innodb_row_lock_time: 
 
-- 每次等待所花平均时长（重点关注）
Innodb_row_lock_time_avg
 
-- 从系统启动到现在等待最长的一次所花的时间
Innodb_row_lock_time_max
 
-- 系统启动后到现在总共等待的次数（重点关注）
Innodb_row_lock_waits

当等待的次数 Innodb_row_lock_waits 很高，而且每次等待的时长 Innodb_row_lock_time_avg 也不小的时候，我们就需要分析系统中为什么会有如此多的等待，然后根据分析结果着手制定优化计划。

16.5.9 总结

InnoDB存储引擎由于实现了行级锁定，虽然在锁定机制的实现方面带来了性能损耗可能比表锁会更高一些，但是在整体并发处理能力方面要远远由于MyISAM的表锁的。当系统并发量较高的时候，InnoDB的整体性能和MyISAM相比就会有比较明显的优势。

但是，InnoDB的行级锁同样也有其脆弱的一面，当我们使用不当的时候，可能会让InnoDB的整体性能表现不仅不能比MyISAM高，甚至可能会更差。

优化建议：

尽可能让所有数据检索都能通过索引来完成，避免无索引行锁升级为表锁。
合理设计索引，尽量缩小锁的范围
尽可能减少索引条件，及索引范围，避免间隙锁
尽量控制事务大小，减少锁定资源量和时间长度
尽可使用低级别事务隔离（但是需要业务层面满足需求）

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posted @ 2022-03-27 17:09 Lz_蚂蚱阅读(36) 评论(0) 编辑收藏举报

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16.4.2 读锁案例

16.4.3 写锁案例

16.4.4 结论

16.4.5 查看锁的争用情况

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16.5.1 行锁介绍

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随笔档案

	create database demo_03 default charset=utf8mb4;

	use demo_03;

	CREATE TABLE `tb_book` (
	`id` INT(11) auto_increment,
	`name` VARCHAR(50) DEFAULT NULL,
	`publish_time` DATE DEFAULT NULL,
	`status` CHAR(1) DEFAULT NULL,
	PRIMARY KEY (`id`)
	) ENGINE=myisam DEFAULT CHARSET=utf8 ;

	INSERT INTO tb_book (id, name, publish_time, status) VALUES(NULL,'java编程思想','2088-08-01','1');
	INSERT INTO tb_book (id, name, publish_time, status) VALUES(NULL,'solr编程思想','2088-08-08','0');



	CREATE TABLE `tb_user` (
	`id` INT(11) auto_increment,
	`name` VARCHAR(50) DEFAULT NULL,
	PRIMARY KEY (`id`)
	) ENGINE=myisam DEFAULT CHARSET=utf8 ;

	INSERT INTO tb_user (id, name) VALUES(NULL,'令狐冲');
	INSERT INTO tb_user (id, name) VALUES(NULL,'田伯光');

	1、脏读：事务A读取了事务B更新的数据，然后B回滚操作，那么A读取到的数据是脏数据
	2、不可重复读：事务 A 多次读取同一数据，事务 B 在事务A多次读取的过程中，对数据作了更新并提交，导致事务A多次读取同一数据时，结果不一致。
	3、幻读：系统管理员A将数据库中所有学生的成绩从具体分数改为ABCDE等级，但是系统管理员B就在这个时候插入了一条具体分数的记录，当系统管理员A改结束后发现还有一条记录没有改过来，就好像发生了幻觉一样，这就叫幻读。

	create table test_innodb_lock(
	id int(11),
	name varchar(16),
	sex varchar(1)
	)engine = innodb default charset=utf8;

	insert into test_innodb_lock values(1,'100','1');
	insert into test_innodb_lock values(3,'3','1');
	insert into test_innodb_lock values(4,'400','0');
	insert into test_innodb_lock values(5,'500','1');
	insert into test_innodb_lock values(6,'600','0');
	insert into test_innodb_lock values(7,'700','0');
	insert into test_innodb_lock values(8,'800','1');
	insert into test_innodb_lock values(9,'900','1');
	insert into test_innodb_lock values(1,'200','0');

	create index idx_test_innodb_lock_id on test_innodb_lock(id);
	create index idx_test_innodb_lock_name on test_innodb_lock(name);

	-- 当前正在等待锁定（行锁）的数量
	Innodb_row_lock_current_waits
	-- 从系统启动到现在锁定总时间长度
	Innodb_row_lock_time:

	-- 每次等待所花平均时长（重点关注）
	Innodb_row_lock_time_avg

	-- 从系统启动到现在等待最长的一次所花的时间
	Innodb_row_lock_time_max

	-- 系统启动后到现在总共等待的次数（重点关注）
	Innodb_row_lock_waits